作者：胡  偉1     劉玉樂(lè)2
（1 天津市農(nóng)業(yè)機(jī)械局,，天津300192,；2 天津農(nóng)學(xué)院,，天津 300384）
 
摘  要：我國(guó)現(xiàn)代物理農(nóng)業(yè)工程技術(shù)目前處于試驗(yàn)示范階段,。在天津,、大連、青島、蘇州等地去都有應(yīng)用,，并在提高農(nóng)作物產(chǎn)量,，提升品質(zhì)，增加收入等方面取得明顯的成效,。農(nóng)機(jī)科技部門,、大專院校和生產(chǎn)企業(yè)正積極投身技術(shù)與裝備的研發(fā)，部分產(chǎn)品投放市場(chǎng)應(yīng)用,。還應(yīng)從基礎(chǔ)理論,、實(shí)際應(yīng)用和對(duì)人體、對(duì)環(huán)境影響等方面開(kāi)展研究和評(píng)估,。
關(guān)鍵詞：物理 農(nóng)業(yè) 工程技術(shù)
 
1 前言
隨著人民生活水平和質(zhì)量的不斷提高,，對(duì)食品的安全性意識(shí)不斷增強(qiáng)，人們對(duì)綠色,、無(wú)害化農(nóng)產(chǎn)品的需求和保護(hù)生態(tài)環(huán)境的意識(shí)日益增加,，因此，環(huán)保型,、節(jié)約型技術(shù)和設(shè)備的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用迫在眉睫,，推廣和應(yīng)用綠色、無(wú)害化農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備,，是滿足人民生活,、創(chuàng)建環(huán)保型、節(jié)約型和諧社會(huì)的需要,。 
現(xiàn)代物理農(nóng)業(yè)是現(xiàn)代物理技術(shù)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的結(jié)合,。是將電,、磁、聲,、光,、熱、核等物理學(xué)原理及其高新技術(shù)應(yīng)用在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,，應(yīng)用特定的物理技術(shù)處理農(nóng)作物或農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境,，可在有效減少化肥和農(nóng)藥使用量的同時(shí)，達(dá)到增產(chǎn),、優(yōu)質(zhì),、抗病和高效的目的，同時(shí)有利于保護(hù)生態(tài)環(huán)境,。這是目前對(duì)現(xiàn)代物理農(nóng)業(yè)工程技術(shù)的一種定義,，是否完備，尚待研究,，但是它基本反映了現(xiàn)代物理農(nóng)業(yè)工程技術(shù)的本質(zhì),。
“物理農(nóng)業(yè)”是相對(duì)于“化學(xué)農(nóng)業(yè)”的一個(gè)概念。現(xiàn)代物理農(nóng)業(yè)工程技術(shù)的應(yīng)用,，可以有效減少農(nóng)藥,、化肥的使用量，提高農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量和安全性,，也可提高產(chǎn)品的產(chǎn)量,，對(duì)保護(hù)生態(tài)環(huán)境和促進(jìn)人民身體健康，提高生活質(zhì)量都具有重要的意義,。
2 我國(guó)現(xiàn)代物理農(nóng)業(yè)工程技術(shù)的應(yīng)用
現(xiàn)代物理農(nóng)業(yè)工程技術(shù)包含的內(nèi)容很多,，目前我國(guó)在聲、光,、電,、磁和核技術(shù)應(yīng)用方面都用實(shí)踐，但應(yīng)用量和應(yīng)用面積較大的還是植物聲波助長(zhǎng)促生技術(shù),、種子磁化技術(shù),、電子殺蟲技術(shù)等幾項(xiàng)。
2.1 主要技術(shù)
2.1.1 植物聲波助長(zhǎng)技術(shù)
對(duì)植物施加特定頻率的聲波,，提高植物活細(xì)胞內(nèi)電子流的運(yùn)動(dòng)速度,，促進(jìn)各種營(yíng)養(yǎng)元素的吸收、傳輸和轉(zhuǎn)化,，增強(qiáng)植物的光合作用和吸收能力,，促進(jìn)早熟、提高產(chǎn)量和品質(zhì),。   
增產(chǎn)作用,。聲波助長(zhǎng)儀能在植物生長(zhǎng)過(guò)程中,，增強(qiáng)光合作用，增大植物的呼吸強(qiáng)度,，加快莖,、葉等營(yíng)養(yǎng)器官的生化反應(yīng)過(guò)程，促進(jìn)生長(zhǎng),，提高營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)制造量,，加快果實(shí)或營(yíng)養(yǎng)體的形成過(guò)程，提高產(chǎn)量,。能使葉類蔬菜增產(chǎn) 30% ,，黃瓜、西紅柿等果類蔬菜和櫻桃,、草莓等水果增產(chǎn) 25% ,。玉米等大田作物增產(chǎn) 20% 。 
品質(zhì)提高,。聲波助長(zhǎng)儀在增強(qiáng)植物光合作用的同時(shí)，也增加了酶的合成,，從而促進(jìn)了蛋白質(zhì),、糖等有機(jī)物質(zhì)的合成，達(dá)到提高植物品質(zhì)的效果,。實(shí)驗(yàn)證明,，西紅柿、草莓的甜度都有較大提高,，含糖量增加 20% 以上,。
促進(jìn)早熟 。聲波助長(zhǎng)儀幫助植物促進(jìn)呼吸作用,，加強(qiáng)能量轉(zhuǎn)變的速度,，促進(jìn)物質(zhì)吸收和運(yùn)轉(zhuǎn)能力，使植物表現(xiàn)出旺盛的生長(zhǎng)速度,，達(dá)到早熟的功效,。玉米可早熟 7 — 10 天。 
提高抗病性,。聲波助長(zhǎng)儀對(duì)植物發(fā)出的諧振波,，能促進(jìn)植物在生長(zhǎng)進(jìn)入旺盛期時(shí)，呼吸能力增高,，從而保持細(xì)胞內(nèi)較高的氧化水平,，對(duì)病菌分泌的毒素有破壞作用。呼吸還能提供能量和中間產(chǎn)物,，有利于植物形成某些隔離區(qū)（如木栓隔離層）,，阻止病斑擴(kuò)大,。 
驅(qū)逐敏感害蟲。當(dāng)敏感害蟲遇到聲波助長(zhǎng)儀產(chǎn)生的諧振波,，會(huì)產(chǎn)生厭惡感或恐懼感,，影響正常進(jìn)食，使其難以生存,，不能繁育或者主動(dòng)離開(kāi),，從而達(dá)到驅(qū)逐敏感害蟲的功效。實(shí)驗(yàn)證明對(duì)蚜蟲,、紅蜘蛛等頑固害蟲有十分顯著的效果,。 
2.1.2 種子磁化促生技術(shù)
對(duì)種子進(jìn)行磁化處理，可激發(fā)種子內(nèi)部酶的活性,，提高吸收水,、肥的能力，提高種子的發(fā)芽率和作物的新陳代謝,，增強(qiáng)抗病蟲害能力,，促進(jìn)作物生長(zhǎng)，提高產(chǎn)量,，是一項(xiàng)很有價(jià)值的農(nóng)業(yè)增產(chǎn)技術(shù),。
試驗(yàn)結(jié)果表明：糧食、蔬菜平均增產(chǎn)在１０％左右,。 該機(jī)無(wú)環(huán)境污染,，用磁場(chǎng)直接處理作物種子，可提高種子的發(fā)芽率,、發(fā)芽勢(shì)和幼苗素質(zhì),，使根系發(fā)達(dá)，提高吸水,、肥能力,，促進(jìn)作物增產(chǎn)。適用于玉米,、小麥,、水稻、大豆和各種蔬菜及經(jīng)濟(jì)作物,。 對(duì)玉米,、小麥等作物可提高發(fā)芽率 8% ，增產(chǎn)幅度為 10% 左右,，蔬菜增產(chǎn)２０％以上,。 
2.1.3 空間電場(chǎng)防病促生技術(shù)
在溫室建立空間電場(chǎng),放出高能帶電粒子、臭氧和氮氧化物,，抑制霧汽,、粉塵和孢子的飛揚(yáng),，隔絕氣傳病害的傳播渠道。提高植物的光合作用強(qiáng)度,，提高抗病性,、抗逆性。也可用于食用菌的栽培,。   
2.1.4 電子殺蟲技術(shù)
利用害蟲的趨光性特點(diǎn),，誘殺害蟲，實(shí)現(xiàn)物理滅殺,，防治蟲害,。
2.2 應(yīng)用情況
目前，現(xiàn)代物理農(nóng)業(yè)工程技術(shù)在天津,、大連,、青島、蘇州等地都有不同程度的應(yīng)用,，總體上尚處于試驗(yàn)示范階段,，但已經(jīng)取得了一些階段性的應(yīng)用成果。
本文上述幾項(xiàng)技術(shù)介紹中的數(shù)據(jù)來(lái)自大連市的應(yīng)用,。在天津,，農(nóng)機(jī)部門從1980年代就開(kāi)始利用黑光燈誘蟲養(yǎng)魚，取得很好的成效,。2005年以后有開(kāi)始進(jìn)行聲波助長(zhǎng)促生技術(shù)、空間電場(chǎng)技術(shù)的示范應(yīng)用,，同樣取得積極的成果,。
以下為2006年天津北辰、西青等區(qū)縣實(shí)際應(yīng)用情況記錄,。
2.2.1 聲波助長(zhǎng)促生技術(shù)的應(yīng)用
黃瓜：
2006年4月23日～6月23日（60天）,，北辰區(qū)小淀鎮(zhèn)趙莊村，試驗(yàn)田未發(fā)現(xiàn)蟲災(zāi),，節(jié)約農(nóng)藥100余元,。畝增產(chǎn)15%。
2006年3月～6月（60天）,，北辰區(qū)青光鎮(zhèn)韓家墅村,，畝增產(chǎn)13%。
西紅柿：
2006年4月～6月（38天）,，北辰區(qū)雙街鎮(zhèn)郎園村,，緩秧快、秧水靈,、葉色深,、枝葉茂,，開(kāi)花及時(shí)、集中,。
2006年4月28日～6月2日（35天）,，北辰區(qū)雙街鎮(zhèn)郎園村，提前15天上市,，增產(chǎn)15%,。
2006年6月～8月（40天），天津農(nóng)科院示范基地,，畝增產(chǎn)18%,。
芹菜：
2006年3月20日～4月25日（35天），北辰區(qū)大張莊鎮(zhèn)張五莊,，芹菜矮,、葉片大且多，單根對(duì)比平均差50克,。提前上市20天,，單個(gè)棚增產(chǎn)1300斤，單價(jià)均0.6元/斤,，增效益780元,。
蘿卜：
2005年9月2日～11月10日（68天），津南區(qū)咸水沽頭道溝農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)園區(qū),，提前8～10天上市,。
大蔥：
2005年9月2日～11月10日（68天），津南區(qū)咸水沽頭道溝農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)園區(qū),，畝增效25%,。
莜麥菜：
北辰區(qū)宜興埠二村，提前5天上市,，增產(chǎn)21%,。
2.2.2 蓄禽舍防病促聲系統(tǒng)對(duì)肉雞生長(zhǎng)影響的對(duì)比試驗(yàn)
2006年1月8日～2006年2月23日（一個(gè)生長(zhǎng)周期45天），西青區(qū)南河鎮(zhèn)閻莊村肉雞場(chǎng),，死亡率減少33％,；雞平均重量增加4％；料肉比減少7％,。
2.2.3 種子磁化對(duì)玉米生長(zhǎng)影響的對(duì)比試驗(yàn)
北辰區(qū)雙口鎮(zhèn)東堤村,，出苗期：試驗(yàn)田出苗快，出苗率高4%,。定苗期：鮮重多0.11克,，凈生根多0.9。
2.3 裝備配套方案
天津農(nóng)機(jī)部門在應(yīng)用現(xiàn)代物理農(nóng)業(yè)工程技術(shù)中，還逐步摸索出一些規(guī)律性的成果,，初步總結(jié)出該項(xiàng)技術(shù)的一些裝備與設(shè)施的配套方案,。
設(shè)施作物配套方案：
（1）磁場(chǎng)種子處理+溫室防病促生系統(tǒng)+聲波助長(zhǎng)+ 防蟲網(wǎng) 
（2）磁場(chǎng)種子處理 +聲波助長(zhǎng) +防蟲網(wǎng)+ CO2發(fā)生器
（3）磁場(chǎng)種子處理 + 聲波助長(zhǎng) + 防蟲網(wǎng) + 溫室病害臭氧防治
露地作物配套方案：
磁場(chǎng)種子處理 + 聲波助長(zhǎng)+電子殺蟲燈
綜合情況表明，采用現(xiàn)代物理農(nóng)業(yè)工程技術(shù),，使用方便,，安全可靠，無(wú)毒無(wú)污染,，綠色環(huán)保,，可生產(chǎn)綠色、無(wú)公害農(nóng)產(chǎn)品,，有效改善農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì),。可促進(jìn)作物生長(zhǎng)發(fā)育,，增強(qiáng)作物的抗病能力,，減少病蟲害的發(fā)生，促進(jìn)作物早熟,，產(chǎn)量提高,，產(chǎn)品品質(zhì)提升，并提前上市,，增產(chǎn)效果顯著,，增加了農(nóng)民的收入。
可提升農(nóng)產(chǎn)品安全生產(chǎn)水平,，促進(jìn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)升級(jí),，提高農(nóng)產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力，促進(jìn)農(nóng)業(yè)的發(fā)展,；也是實(shí)現(xiàn)生態(tài)農(nóng)業(yè),，促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要生產(chǎn)模式之一。
實(shí)踐還表明,，現(xiàn)代物理農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式的一次性投入成本要高于傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)模式，但物理技術(shù)的設(shè)備使用壽命大多都在10年以上,，如果按使用壽命平均一下,，每年的投入成本并不高。而且物理技術(shù)具有提高產(chǎn)量,、促進(jìn)早熟,、改善品質(zhì)、減少化肥農(nóng)藥使用量的功效,，這其中的每一個(gè)方面都能夠增加收入或節(jié)約支出,，尤其是物理農(nóng)業(yè)是生產(chǎn)綠色農(nóng)產(chǎn)品、無(wú)公害農(nóng)產(chǎn)品的必要途徑。綠色,、無(wú)公害的水果,、蔬菜的市場(chǎng)價(jià)格是普通水果、蔬菜的兩三倍甚至更高,，其經(jīng)濟(jì)效益非常顯著,。據(jù)初步估算，一個(gè)面積為1畝的溫室在生產(chǎn)過(guò)程中合理應(yīng)用物理技術(shù),，比單純應(yīng)用化學(xué)技術(shù)每年將至少增加收入3千元以上,。 
3 現(xiàn)代物理農(nóng)業(yè)工程技術(shù)的研究
3.1 國(guó)外研究狀況
現(xiàn)代物理農(nóng)業(yè)工程技術(shù)在美國(guó)、日本,、俄羅斯等都用研究與應(yīng)用,。據(jù)文獻(xiàn)介紹，有商業(yè)價(jià)值的**早應(yīng)是法國(guó)人切諾伊用聲音處理,，提高了啤酒廠大麥的發(fā)芽率,；美國(guó)的D.Carlson公司用高頻信號(hào)處理作物；日本的先拓公司用雅樂(lè)處理溫室蔬菜,；法國(guó)聲學(xué)研究所和前蘇聯(lián),，有用貝多芬樂(lè)曲處理西紅柿、甜菜的增產(chǎn)報(bào)道,；2000年初,，日本東京大學(xué)用不同頻率處理，可延長(zhǎng)或縮短微生物的繁殖時(shí)間,；美國(guó)的D.R.Carlson則研究了聲波和化學(xué)肥料聯(lián)合作用下植物的生長(zhǎng)發(fā)育問(wèn)題,，并申請(qǐng)了數(shù)個(gè)專利；在國(guó)外,，有學(xué)者研究了超聲波對(duì)植物細(xì)胞的影響,，都得出了適當(dāng)?shù)蛷?qiáng)度超聲波不會(huì)對(duì)植物細(xì)胞造成傷害，并能促進(jìn)其生長(zhǎng)的結(jié)論,；還有的學(xué)者則研究了噪音除草技術(shù),，一方面利用聲波刺激促進(jìn)雜草的快速生長(zhǎng)，從而采用人工方法除草,；另一方面可采用聲波刺激抑制雜草的生長(zhǎng),。 
3.2 國(guó)內(nèi)研究狀況
在我國(guó)，大連,、青島,、天津等地都開(kāi)展了現(xiàn)代物理農(nóng)業(yè)工程技術(shù)及其裝備的研究，研制出一些裝備,，推向生產(chǎn)應(yīng)用,。
大連市農(nóng)機(jī)研究所研制了聲波助長(zhǎng)儀,、電子殺蟲燈、空間電場(chǎng)除霧除塵設(shè)備,、種子磁化器等產(chǎn)品,；青島物理農(nóng)業(yè)科技發(fā)展有限公司研制了聲波助長(zhǎng)儀；大連博事等離子體有限公司研制了等離子體種子處理機(jī),。河南省湯陰縣佳多科工貿(mào)有限公司研制了頻振式殺蟲燈,；浙江麗水市農(nóng)科所、中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)研制了電功能水發(fā)生裝置,、智能化電場(chǎng)發(fā)生系統(tǒng),；東北農(nóng)業(yè)大學(xué)研究了聲波促生裝備。
此外,，一些大學(xué)開(kāi)展了頻譜技術(shù)對(duì)種子酶變化的研究,，還有學(xué)者進(jìn)行了利用頻譜技術(shù)治療奶牛乳房炎的研究。
在天津,，農(nóng)機(jī)系統(tǒng)有關(guān)單位,、農(nóng)機(jī)生產(chǎn)企業(yè)及天津大學(xué)、天津農(nóng)學(xué)院等單位都在從事現(xiàn)代物理農(nóng)業(yè)工程技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā)工作,。其中,，天津農(nóng)學(xué)院開(kāi)展了頻譜技術(shù)處理種子的研究；天津市農(nóng)機(jī)推廣/鑒定站研制了魚用黑光燈,，誘蟲養(yǎng)魚,，受到養(yǎng)殖戶的歡迎；天津?qū)幒右缤ü狙兄屏朔N子電場(chǎng)磁化處理設(shè)備,，在棉花,、玉米等農(nóng)作物上都有大面積的應(yīng)用。
4 研究與應(yīng)用的方向
總體而言,，我國(guó)現(xiàn)代物理農(nóng)業(yè)工程技術(shù)應(yīng)用與裝備開(kāi)發(fā)還處在研究與示范相結(jié)合的階段,。基礎(chǔ)理論研究還不完善,，應(yīng)用研究還有待更科學(xué)化規(guī)范化,。
同時(shí)，應(yīng)看到在各方面的努力宣傳推動(dòng)下,，現(xiàn)代物理農(nóng)業(yè)工程技術(shù)已經(jīng)引起廣泛的關(guān)注,，有很多大專院校、科研院所和生產(chǎn)企業(yè)開(kāi)始投入研究之中,，發(fā)展前景可喜。
在應(yīng)用方面,，目前開(kāi)發(fā)的技術(shù)裝備應(yīng)用在生產(chǎn)實(shí)踐中,，其效能得到初步的肯定，但還缺乏有效的監(jiān)控、監(jiān)測(cè)研究,。技術(shù)裝備在應(yīng)用中,，無(wú)論是產(chǎn)品質(zhì)量和功能都有待進(jìn)一步的提高。
今后,，應(yīng)該加強(qiáng)以下方面的研究,。包括，技術(shù)基礎(chǔ)理論（原理）研究,；技術(shù)及其裝備的應(yīng)用研究,；技術(shù)應(yīng)用對(duì)環(huán)境、人身的影響評(píng)價(jià),，建立評(píng)價(jià)體系,；建立植物聲頻資源庫(kù)；研究不同植物的聲頻特點(diǎn),，使聲頻發(fā)生由“廣譜”到“專一”,；技術(shù)應(yīng)用對(duì)動(dòng)、植物的負(fù)作用評(píng)估,；合理的使用操作規(guī)程研究等,。
同時(shí)，有關(guān)部門應(yīng)在科研與示范應(yīng)用上給予資金支持,，建立相應(yīng)的物理農(nóng)業(yè)示范基地（點(diǎn)）,，開(kāi)展試驗(yàn)示范，給農(nóng)民提供一個(gè)可學(xué)習(xí)參照的樣板,，由點(diǎn)到面,，逐步推廣應(yīng)用。 
農(nóng)機(jī)部門應(yīng)該抓住現(xiàn)代物理農(nóng)業(yè)工程技術(shù)在我國(guó)逐步興起的契機(jī),，大力介入現(xiàn)代物理農(nóng)業(yè)發(fā)展,，爭(zhēng)取領(lǐng)先地位，通過(guò)技術(shù)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用,，發(fā)展資源節(jié)約,、環(huán)境友好型農(nóng)業(yè)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展,，為建設(shè)社會(huì)主義和諧社會(huì)做出貢獻(xiàn),。
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